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1、第27卷第3期飞机设计Vol127No132007年6月AIRCRAFTDESIGNJun2007文章编号:1673-4599(2007)03-0013-05小扰动线性化分析法在嵌入式大气传感系统中的应用1212郑守铎,陆宇平,叶玮(1.南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016)(2.中国人民解放军92941部队92分队,辽宁葫芦岛125001)摘要:介绍了嵌入式大气数据传感系统三点法计算大气数据的方法,提出采用小扰动线性化分析法解决多变量叠代算法的收敛性分析,最后应用Matlab软件进行了计算验证。研究结果表明,在一
2、般的超声速状态下(马赫数小于4.5),该算法是收敛的。关键词:三点法;嵌入式大气数据传感系统;收敛性中图分类号:V24116文献标识码:AApplicationofSmallDisturbancesLinearizedStabilityAnalysistoFADSSystem1,212ZHENGShou-duo,LUYu-ping,YEWei(1.CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing210016,Ch
3、ina)(2.Unit92941ofPLA,Huludao125001,China)Abstract:Thispaperpresentsairdatacalculationusingathree-pointmethodofFlushAirdataSensing(FADS)system,andconductsalinearizedstabilityanalysistodeterminethebehaviorofthesystemwithrespecttosmalldisturbances.ResultsfromaMatlabsi
4、mulationtestindicatethatthemethodpro-videsconvergentresultswhenMachnumberislessthan415.Keywords:threepointmethod;flushairdatasensingsystem;convergence嵌入式大气数据传感(FlushAirdataSensing压力传感器在高温、大马赫数、大迎角下仍然能System(FADS))系统是由美国国家航空航天局正常工作,这使得FADS非常适用于现代高性能(NationalAeronauti
5、csandSpaceAdministration飞行器设计。另外,FADS还具有以下特点:(NASA))于上个世纪60年代在Dryden飞行研究(1)容易集成到机身上,且不需要移动的部中心开始研究的一种大气数据传感系统。FADS件,性价比较高;的最大特点是它采用分布在飞行器前端周线(也(2)具有很好的硬件和软件上的容错能力,可机翼两侧)不同位置上的压力传感器阵列间接可靠性高,稳定性好;得到动静压,并非通过空速管得到动静压。由于(3)比传统的空速管系统雷达反射面积小,收稿日期:2006-09-26;修订日期:2007-03-16
6、基金项目:国家863计划项目(2003AA755021)14飞机设计第27卷2315具有很好的隐身性能。[110+012M]]-1(M][1)目前,这种传感系统已经成功应用于F-14,M22]215F/A-18,X-33,X-34以及X-38等诸多飞行器166192M][2]-1(M]>1)7M]-1[1]上,但国内尚无应用该传感系统。(4)1FADS系统的空气动力学模型g函数是一个确定的单调函数。M]和qc/P]的关系曲线见图2。f函数在飞行之前可以通过风FADS系统的压力模型把位流模型与修正的牛洞试验等手段确定(典型曲线如
7、图3所示)。顿流模型(前者主要适用于亚声速条件,后者主要适用于超声速条件),用一个形压系数E相结合。E的数值是综合考虑到压缩效应,气动外形,系统影响等因素选取的,可以将其看成迎角、侧滑角和马赫数的函数,其函数关系可以在飞行前确定。下面以X-33的FADS系统为例进行说明。该系统是比较典型的FADS系统,安装在X-33的球形头部,采用6个压力传感器测量头部表面的压力分布。其压力传感器布局如图1所示。图2M]和qc/P]的关系曲线图1X-33的FADS系统压力传感器布局图3与M]的关系曲线[2]FADS系统的压力分布计算公式为:式
8、(1)~式(4)构成的方程组中,
